metabolismul

Metabolismul, sau schim-

bul de substanțe și de ener-

gie, reprezintă totalitatea reac-

ţiilor chimice care au loc într-un

organism viu în vederea asigură-

rii activității vitale. În urma aces-

tor reacții, organismul obține

energie și substanțe ce îi asigură

creșterea, dezvoltarea, repro-

ducerea, adaptarea la condițiile

mediului de viață etc. Metabolis-

mul constă în două procese dia-

metral opuse, dar strâns legate între ele: anabolism și catabolism. Catabolismul,

sau metabolismul energetic, întrunește reacțiile chimice de descompunere a

substanțelor macromoleculare în substanțe mai simple, cu degajare de energie.

Anabolismul, sau metabolismul plastic, reunește reacțiile chimice de sinteză

a substanțelor macromoleculare din substanțe simple.

Funcțiile metabolismului:

• obținerea energiei pentru funcționarea organismului;

• obținerea materialului de construcție pentru creșterea și restabilirea organis-

mului: sinteza proteinelor, lipidelor, glucidelor și a altor componenți celulari;

• depozitarea substanțelor nutritive de rezervă;

• evacuarea deșeurilor metabolice.

Esenţa metabolismului energetic:

Principalul substrat energetic al celulei îl constituie glucidele. Transformările

acestora în vederea obţinerii energiei decurg în trei etape. În prima etapă – pre-

gătitoare – polizaharidele sunt descompuse până la monomeri (de ex., glucoza).

Toată energia produsă în această etapă se elimină sub formă de căldură. În cea

de-a doua etapă a catabolismului – scindarea anaerobă – are loc descompu-

nerea glucozei, în lipsa oxigenului, cu participarea fermenţilor, în două molecule

de acid piruvic (C3H4O3), proces numit glicoliză. 40% din energia eliberată în

urma glicolizei se depozitează sub formă de legături macroergice (legături bogate

în energie) ale compusului chimic numit adenozintrifosfat – ATP. Celelalte 60%

din energie se dispersează sub formă de căldură.

Pentru organismele aerobe este specifică cea de-a treia etapă a metabolismului

energetic – scindarea aerobă completă sau respiraţia celulară. În procesele

acestei etape, produsele formate în etapa a doua sunt descompuse în mitocondrii

până la produse finale: CO2 şi H2O. 55% din energia degajată la respiraţia celulară

se depozitează în 36 de molecule de ATP.

Bilanţul energetic total al scindării unei molecule de glucoză în cele trei etape ale cata-

bolismului sunt 38 de molecule de ATP (С6Н12O6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2O + 38АТP).

În caz de necesitate (la aportul insuficient de glucide cu hrana), în vederea obţi-

nerii energiei, sunt supuse scindării proteinele şi lipidele. Astfel, la scindarea unei

molecule de acid gras se sintetizează 51 de molecule de ATP.

Esența metabolismului plastic

Metabolismul plastic la organismele autotrofe

Schematic, asimilaţia la autotrofi se reprezintă în felul următor:

Substanţe anorganice (fotosinteză, chemosinteză) monomeri (sinteze biologice)

macromoleculele corpului.

Fotosinteza. Plantele verzi sintetizează substanţe organice din cele anorga-

nice în prezenţa luminii solare, proces numit fotosinteză. Acest proces are loc în

cloroplaste în două faze: de lumină şi de întuneric. În faza de lumină se realizează

fotoliza apei (descompunerea apei sub acţiunea luminii), în urma căreia se for-

mează ioni de hidrogen H+, se degajă oxigen şi se acumulează energie sub formă

de ATP. În faza de întuneric, energia acumulată în faza de lumină este folosită

pentru sinteza glucozei, din CO2 şi H+, printr-o serie de reacţii complexe cu parti-

ciparea fermenţilor. Ecuaţia sumară a fotosintezei se prezintă astfel:

6СO2 + 6Н2O hν

clorofilă С6Н12O6 + 6O2

Chemosinteza reprezintă sinteza substanțelor organice din cele anorganice,

folosind energia chimică degajată în urma reacțiilor de oxidare a substanțelor, în

primul rând a celor anorganice. Este cel mai vechi tip de nutriție autotrofă, carac-

teristic pentru marea majoritate a bacteriilor.

Metabolismul plastic la organismele heterotrofe

Heterotrofii sintetizează compuși organici complecși din produsele etapei pregă-

titoare a catabolismului. La această etapă, în tubul digestiv, sub acțiunea enzimelor,

substanțele nutritive din hrană (proteinele, lipidele și glucidele) se descompun până

la monomeri: proteinele în aminoacizi, lipidele în glicerol și acizi grași, glucidele în

monozaharide. Din tractul digestiv, monomerii trec în sânge și limfă, care îi transportă

la toate celulele și organele. Din monozaharide, în ficat se sintetizează glicogenul –

glucidul de rezervă al animalelor. Glicerolul și acizii grași sunt resintetizați sub formă

de grăsimi specifice organismului. Aminoacizii sunt folosiți pentru sinteza proteinelor

necesare organismului: hormoni, enzime, pigmenți, proteine transportatoare etc.

Relațiile reciproce dintre catabolism și anabolism

Procesele anabolice și cele catabolice sunt indi-

solubil legate între ele: toate reacţiile de sinteză au

nevoie de energie și de materie primă, care sunt

puse la dispoziţie de procesele catabolice. Acestea,

la rândul lor, au loc doar cu participarea fermenţi-

lor și hormonilor sintetizaţi în procesele anabolice.

În organism, procesele anabolice și cele catabolice se află într-un echilibru di-

namic. Astfel, în caz de foame, de alimentare insuficientă sau slab calorică preva-

lează procesele catabolice. Ca urmare, organismul consumă rezervele sale, ceea ce

poate duce la epuizare, iar uneori și la deces. În perioada de creștere și de dezvol-

tare a organismului, la însănătoșire predomină procesele anabolice. Prevalarea

anabolismului se poate solda cu obezitate.